Lo que faltaba

El vídeo que encabeza este artículo, es el que faltaba: Seguramente los que siguen este blog se habrán dicho más de una vez: Pero bueno, ¿cuándo vamos a ver el sistema de Ignacio funcionando con varios trenes? La respuesta es: HOY.

Efectivamente, los que ya me conocen, se habrán dado cuenta de que siempre voy avanzando pasito a pasito y normalmente avanzando en paralelo el hardware con el software. Así, que hasta ahora, todas las pruebas que he efectuado han sido siempre con un solo tren, por la razón de que hasta que no funcione todo perfectamente con un solo tren, es inútil meter dos, porque ante cualquier problema es mucho más difícil localizar dónde está el fallo.

Hasta hoy no me he convencido de que el sistema funcionaba perfectamente con un solo tren, y entonces me he atrevido a meter dos. La diferencia es notable, porque naturalmente un solo tren puede funcionar ininterrumpidamente, pero al meter dos tiene que actuar el sistema de acantonamiento para evitar que los trenes se alcancen.

Menos mal que he actuado con esta prudencia, porque efectivamente al meter dos trenes, han empezado los fallos, y concretamente uno que se producía en la asignación de cantones y que me ha vuelto loco, porque el programa hacía lo que debía, pero la conmutación de cantones no funcionaba de forma correcta. Esto me preocupó mucho porque pensé que el problema podía estar en el hardware y pensar ahora en volver a tocar en los circuitos electrónicos después de haber funcionado más de un mes sin detectar fallo alguno, me daba pánico.

Afortunadamente me he dado cuenta de que el problema era de software y aunque el programa actuaba como debía, la orden que salía hacia las placas de comunicaciones producía un código erróneo, que naturalmente el hardware ignoraba. Es curioso que este fallo no haya salido hasta ahora, pero es que solo se producía cuando un tren quedaba en espera a que el siguiente cantón quedase libre, circunstancia que naturalmente no se da con un solo tren.

En fin, que después de detectar y corregir el fallo TODO ha empezado a funcionar como debiera, y pongo TODO con mayúsculas porque es increíble la cantidad de cosas que tienen que funcionar bien para que el resultado sea el esperado. Por supuesto está todo el software, tanto el de control como el de comunicaciones, el sistema de control de aparatos de vía, que es el que mueve los semáforos y los desvíos, el sistema de detección de trenes, que es importantísimo para tener localizada cada locomotora y detectar los pasos por las balizas, y por supuesto el sistema de conmutación, el famoso EPCC.

Hay algo que no me creo ni yo, y es lo bien que funciona todo el tema de hardware. Como ya comenté todo el sistema está en la balda en cuya parte frontal está el monitor, de modo que para tener acceso a toda la parte electrónica hay que quitar el monitor. Bueno, pues hace más de un mes que el monitor no se ha movido de su sitio, así que todos esos circuitos y todos sus leds encendiéndose y apagándose deben seguir allí, pero yo hace mucho que no los veo. Como decía, hoy he estado a punto de meterme en ese tema, pero al final ha sido innecesario. De hecho el error me ha convencido de que el hardware estaba haciendo lo que debía hacer ante una orden que era errónea.

Así que en el vídeo vemos dos trenes circulando, cruzándose y esperándose en los semáforos, algo que tampoco resulta especialmente sorprendente porque hay muchos sistemas de acantonamiento por el mundo de las maquetas, pero claro, pocas serán aquellas en las que el control del sistema sea por ordenador sin ser digitales.

En un par de ocasiones he filmado la pantalla del ordenador, y aunque la imagen no es muy nítida se puede apreciar cómo tenemos ya dos cabinas y en ellas vemos los velocímetros moviéndose según los trenes frenan o aceleran, los repetidores de señales cambiando de rojo a verde, y por supuesto todo el movimiento de asignación de cantones que se muestra en la parte alta de cada cabina.

También se puede ver en la vista general del circuito como se van mostrando los cantones libres y ocupados y cómo aparecen las "etiquetas" que indican el paso de los trenes por las balizas.

Por cierto, en las cabinas tenemos una novedad y es la presencia del número de cabina visible en la esquina superior izquierda en un tamaño bastante grande y en un formato que imita los displays de siete segmentos. Esto tiene que ver con una nueva idea que se me ha ocurrido, pero que prefiero de momento dejar en la reserva.

Ahora tengo un tema que resolver: Hace muchos meses que dejé en suspenso la instalación de detectores de paso en la maqueta, precisamente para esperar a ver si funcionaban bien o tenía que modificar algo, y sobre todo para calibrar las distancias entre los sensores y los puntos de parada. Así que sólo están puestos los sensores en el circuito superior de la maqueta, que es donde estoy realizando todas las pruebas. Ahora ya tengo la seguridad de que todo funciona bien, así que ya puedo dedicarme a colocar todos los sensores que dejé pendientes. ¡Me va resultar raro volver a meterme debajo de la maqueta a tirar cables después de tantos meses!

PWM3A.02

Hace ya unos cuantos meses, publiqué un artículo (PWM II) en el que describía un controlador de corriente PWM, que había construido, aprovechando la información que sobre éstos elementos había recopilado en ese momento. La idea era utilizar este tipo de control, en mi maqueta hasta tanto no se pusiese en marcha el control electrónico de tracción que tenía previsto. Poco después construí un modelo doble, que fue el que realmente utilicé en mi maqueta, hasta que hace un par de meses empezó a funcionar el sistema electrónico.

Como es mi costumbre, publiqué en la página de descargas de este blog, las instrucciones necesarias para construir estos elementos, y me consta que algunos aficionados han utilizado esta información para realizar sus propios controladores.

Sin embargo, hay mucha gente que no tiene entre sus habilidades la construcción de circuitos electrónicos, y por eso en ocasiones se han dirigido a mi, para ver si les podía proporcionar uno de estos elementos ya montado. Ese ha sido por ejemplo el destino del controlador doble que había venido utilizando en mi maqueta hasta el mando electrónico. En general, no he tenido problema en atender estas peticiones, aunque no me quiero plantear este tema como un negocio.

Sin embargo, el diseño inicial, había sido hecho realmente para mi mismo, con lo cual había utilizado por ejemplo un tipo de conectores que yo uso habitualmente, pero que no son comunes en la afición maquetista. Por otro lado, el tipo de disipador que había utilizado en el diseño inicial, ha sido descatalogado en la tienda donde habitualmente lo compraba, así que pensé que debería cambiar un poco el diseño, para, evitar estos problemas.

También se daba la circunstancia de que en algún caso, algún usuario ha tenido problemas con la polaridad de la alimentación, y tal como estaba hecho, si se conectaba con la polaridad cambiada, se inutilizaba. Lo lógico era poner una protección para evitar este problema.

Todo esto me ha llevado ha hacer un cambio de diseño, utilizando un disipador más estándar, conexíón a la vía mediante clemas, y conexión a la alimentación mediante un conector de alimentación, protección contra inversión de polaridad, etc. El nuevo diseño (PWM3A.02) es el que vemos en la cabecera, y por cierto es un poco más pequeño que el anterior, gracias a la colocación vertical del disipador.

Este nuevo diseño está a disposición del que lo quiera descargar para construirlo, en la página de descargas de este blog.

Como prueba del primer prototipo, he grabado el siguiente vídeo que permite apreciar que el buen funcionamiento de la versión anterior se mantiene totalmente. Realmente electrónicamente es idéntico

Como en algún caso me han preguntado por la posibilidad de utilizarlo en escala N, he querido dejar constancia de que basta cambiar la alimentación de 9 a 12 Voltios para que sea válido para la escala N.



Como curiosidad, se ve en un momento del vídeo, una imagen tomada del osciloscopio, en la que se aprecia como varía la anchura de pulso de la señal PWM al actuar sobre el potenciómetro de control.

Electronic Progressive Cab Control

Seguramente el vídeo que encabeza este artículo, es el más importante, con relación a mi proyecto de todos los que he publicado hasta hoy.

La verdad es que resulta poco espectacular y suena a ya conocido, pues no vemos otra cosa que el mismo tren de siempre circulando por el mismo circuito de siempre. Hay que fijarse mucho, y la calidad del vídeo después del paso por YouTube no ayuda mucho, para descubrir lo que aquí se quiere demostrar, y que no es otra cosa que, ¡por fin! el sistema de Cab Control funcionando perfectamente.

La parte central del vídeo es un plano bastante largo que persigue al tren durante dos vueltas completas. En esa parte, se superpone sobre la imagen del tren, la imagen de la pantalla del programa que está manejando el sistema.

En cada vuelta, el tren pasa por tres cantones, que en el sistema se llaman T2, T3 y T4, identificados respectivamente con los colores rojo naranja y amarillo (a los electrónicos les sonará esta correspondencia de colores)

En el esquema de vías que vemos en la pantalla, podemos ver que cada ver que el tren pasa por una baliza, aparece un rótulo en la pantalla con el código de la locomotora "BR003" junto al punto del esquema de vías donde está la baliza.

Además podemos ver que cuando la locomotora está en un cantón, este cantón se visualiza en linea de trazos, indicando que ese cantón está ocupado. También podemos ver que los semáforos del esquema van alternando de rojo a verde según avanza la locomotora ocupando y liberando cantones. Además en la imagen real se pueden ver en muchos casos como los semáforos efectivamente se mueven a las posiciones correspondientes.

Todo esto no es más que el típico sistema de acantonamiento, y no tendría nada de especial, si no fuese porque la activación de los semáforos no es directa mediante un relé sino que es el programa de ordenador el que recibe la señal de detección de las balizas y decide (o no) actuar en consecuencia sobre los semáforos correspondientes. Tampoco esto es novedad, porque ya estaba funcionando así desde hace un año (véase Un pequeño paso ).

¿Donde está entonces esa novedad tan importante? Pues el tema es que como digo el tren va pasando por tres cantones, y en mi sistema cada cantón tiene una alimentación distinta (Una placa CABCON01) de manera que el tren  recibe la corriente desde tres placas sucesivamente, pero de forma que el control se mantiene siempre desde una única Cabina de Control, que va pasando automática y sucesivamente de un cantón al siguente para mantener siempre el tren controlado desde la misma cabina virtual.

Es más, cuando la locomotora se acerca a un cambio de cantón, hay un intervalo de tiempo en que la misma cabina controla el cantón que el tren va a dejar y el que va a tomar, de manera que el paso por el cambio de cantón se hace sin que el tren sufra ninguna alteración en su marcha. Naturalmente una vez que el tren está ya en el nuevo cantón, el anterior se libera, y puede pasar a ser controlado por otra cabina que maneje otro tren.

Todo este sistema funciona de modo completamente automático, sincronizadamente con el sistema de acantonamiento, ya que los sensores para uno y otro sistema son los mismos. Evidentemente la lógica que se requiere para manejar el sistema no puede hacerse razonablemente con medios electromecánicos, así que es el programa de ordenador el que toma todas las decisiones en cuanto a la asignación de cabinas a cantones, además de las ya comentadas respecto de los semáforos. Es pues un Cab Control Progresivo y como está controlado por ordenador hace bueno su nombre: Electronic Progresive Cab Control (EPCC)

En el vídeo podemos ver como el sistema actúa automáticamente si nos fijamos en la ventana que muestra la cabina de control. En la siguiente imagen vemos los elementos relacionados con este sistema de control:

Así es que si el espectador centra su atención en la imagen del ordenador que presenta la cabina, y se fija en los controles señalados en la figura anterior, podrá ver cómo, efectivamente, de forma completamente automática, el sistema va asignando y desasignando cantones a la cabina que controla el tren.

Como curiosidad se puede comprobar que el cantón T4 (amarillo) es mucho más corto que los otros dos, de manera que apenas el tren ha entrado en él, el sistema ya toma el control del cantón siguiente (T2 Rojo) para preparar la transición del T4 al T2

En la parte de arriba tememos siempre la indicación de a qué cantón o cantones está conectada esta cabina. Normalmente hay un solo cantón, salvo, como decía, cuando la locomotora se acerca a un cambio de cantón momento en el cual la cabina actúa sobre los dos cantones. A la derecha hay un recuadro, también en el color del cantón, que indica el cantón y el sector dentro del cantón en el que está situada actualmente la locomotora, y que también va evolucionando según la locomotora se mueve

Debajo hay otra ventana que indica cuál es la última baliza por la que pasó la locomotora. Cada vez que cambia la baliza se sitúa el rótulo de la locomotora en el esquema de vías y se cambia aquí la indicación de la baliza,

Luego tenemos dos "luces": La primera que vemos en verde en la imagen, es la repetición en cabina de la próxima señal, tal como ocurre en los trenes reales. La de más abajo se enciende cuando funciona el frenado automático, es decir en el caso de el tren vaya manejado manualmente, si el operador no detiene el tren cuando se aproxima una señal que ha encendido el aviso rojo en la cabina, actúa automáticamente el freno y detiene el tren antes de que penetre en un cantón que está ocupado. Los conocedores de los sistemas de seguridad en ferrocarriles reconocerán que esto no es ni más ni menos que el sistema ASFA (Aviso de Señales y Frenado Automático).

La mayor gracia de todo esto, es que no todos los trenes hacen la misma ruta, de modo que aunque coincidan en algunos cantones, en otros pueden tomar caminos distintos, de manera que la determinación de si el siguiente cantón está libre u ocupado pasa por saber cuál es el próximo cantón para un tren que puede no ser el mismo que para otro. Por ejemplo, el tren que vemos pasa del cantón T3 (naranja) al T4 (amarillo), pero otro tren podría tener programada una ruta en la cual del cantón T3 se pasase al T5 (verde). Todo eso se gobierna mediante las rutas, que básicamente continúa funcionando tal como lo expliqué en Software de Control.  Así que el sistema no sólo maneja la conmutación de cantones y los semáforos, sino que también mueve automáticamente los desvíos para que cada tren haga la ruta que se quiera.

Como se puede intuir fácilmente, el conseguir automatizar todo este sistema no es en absoluto una broma. De hecho, el desarrollo de software es con mucho la actividad más complicada de mi proyecto, y gracias a que ha sido mi profesión la he podido llevar a cabo. Simplemente como ilustración, se ve en el vídeo una ventana de texto por la que van desfilando mensajes que indican las decisiones y acciones que toma el programa según se van moviendo los trenes. Aunque los textos no se pueden leer en el vídeo, se puede comprobar la cantidad de mensajes que se producen, ¡y eso que sólo hay un tren circulando!

Precisamente he querido hacer este vídeo con un solo tren funcionando, para tratar de que se pueda seguir un poco el funcionamiento. Próximamente veremos más trenes, y cómo se paran y arrancan en los semáforos, pero si ya es complicado ver algo de cómo funciona con un sólo tren, si tenemos más trenes será imposible seguirlo, y menos en un vídeo.

Hoy he vuelto a leer el artículo de este blog titulado Acantonamiento electrónico escrito en Noviembre de 2010. Me he dado cuenta de que en ese artículo sentaba las bases de todo el desarrollo, que a lo largo de más de dos años me ha llevado a la situación actual, y está escrito  antes de haber siquiera conocido la existencia de los sistemas de Cab Control de los aficionados americanos. La verdad es que me he sentido satisfecho de haber tenido tanto acierto al apuntar hacia un camino que ha resultado tan productivo.